DE60317050T2

DE60317050T2 - Dichtstoff, verfahren zum abdichten einer wabenkonstruktion sowie abgedichtete wabenkonstruktion

Info

Publication number: DE60317050T2
Application number: DE60317050T
Authority: DE
Inventors: Jun Nagoya-shi FUJITA
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2023-02-06
Also published as: KR100609676B1; WO2003074624A1; EP1482016B1; PL205254B1; EP1482016A1; JP2003253252A; EP1482016A4; US20050115215A1; PL374098A1; KR20040104478A; US7300487B2; AU2003211916A1; DE60317050D1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dichtungsmaterial für eine Keramikstruktur, ein Dichtungsverfahren für eine Wabenstruktur und eine abgedichtete Wabenstruktur, insbesondere ein Dichtungsmaterial, das in einem abgedichteten Abschnitt nicht leicht Knickstellen erzeugt und geringe Schwankungen in Bezug auf die Dichtungstiefe des abgedichteten Abschnitts aufweist, ein Dichtungsverfahren für eine Wabenstruktur und eine abgedichtete Wabenstruktur.
Stand der Technik
Keramikstrukturen, wie z. B. Wabenstrukturen, werden in Filtern zum Auffangen von Partikeln, insbesondere Dieselpartikeln in Abgasen von Verbrennungsmotoren, Boilern und dergleichen, eingesetzt.
Im Allgemeinen weist, wie in 5(a) und (b) dargestellt, die zu diesem Zweck eingesetzte Keramikstruktur, beispielsweise eine Wabenstruktur, eine Struktur auf, die eine große Zahl an Durchgangsröhren 3, die durch Trennwände 2 getrennt sind und sich in X-Achsen-Richtung erstrecken, und abgedichtete Abschnitte umfasst, wobei aneinander angrenzende Durchgangsröhren 3 an den Endabschnitten an einander gegenüberliegenden Seiten so abgedichtet sind, dass die Endoberflächen ein Schachbrettmuster aufweisen. In der Wabenstruktur mit dieser Struktur fließt eine zu behandelnde Flüssigkeit in das Durchgangsrohr 3, das an einer Endoberfläche 42 nicht abgedichtet ist, d. h. das Durchgangsrohr 3, das auf der anderen Endoberfläche 44 abgedichtet ist, und wird dann durch das daran angrenzende Durchgangsrohr 3 durch eine poröse Trennwand 2 abgegeben, d. h. durch das Durchgangsrohr 3, das an der einen Endoberfläche 42 abgedichtet ist und an der anderen Endoberfläche 44 nicht abgedichtet ist. In diesem Fall dienen die Trennwände 2 als Filter. Ruß und andere durch einen Dieselmotor abgegebene Substanzen werden beispielsweise durch die Trennwände aufgefangen und auf diesen abgelagert.
Wie in 6 dargestellt entstehen jedoch manchmal Knickstellen in den abgedichteten Abschnitten 10, und dadurch besteht das Problem, dass die Filterfunktion durch die Entstehung von Knickstellen 20 beeinträchtigt wird. Es kommt auch leicht zu Schwankungen in Bezug auf die Tiefe x der abgedichteten Abschnitte 10, wodurch die Filterfunktion ebenfalls beeinträchtigt wird.
EP-A-152 399 beschreibt ein Dichtungsmittel, das zum Verschließen der Röhren einer Wabenstruktur eingesetzt wird, wobei dieses aus Siliciumcarbid, Wasser, Methylcellulose und Trimethylamin als Dispersionsmittel besteht.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung erfolgte in Anbetracht dieser Situation, und ein erstes Ziel besteht darin, ein Dichtungsmaterial bereitzustellen, das eine Keramikstruktur abdichtet und nicht leicht Knickstellen in einem abgedichteten Abschnitt erzeugt und das geringe Schwankungen in Bezug auf die Dichtungstiefe des abgedichteten Abschnitts aufweist. Ein zweites Ziel besteht in der Bereitstellung eines Dichtungsverfahrens für eine Wabenstruktur, in der nicht leicht Knickstellen in den abgedichteten Abschnitten entstehen und die geringe Schwankungen in Bezug auf die Dichtungstiefe in jedem abgedichteten Abschnitt aufweist. Ein drittes Ziel ist es, eine Wabenstruktur bereitzustellen, in der in den abgedichteten Abschnitten weniger Knickstellen entstehen und die geringe Schwankungen in Bezug auf die Dichtungstiefe in jedem abgedichteten Abschnitt aufweist.
Als Ergebnis umfassender Studien zur Lösung der oben angeführten Probleme haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass das Abdampfen einer bei Raumtemperatur flüssigen Flüssigkeit, wie z. B. von Wasser, nicht einheitlich erfolgt und dass Formmängel, die als Knickstellen bezeichnet werden, durch das uneinheitliche Trocknen in einem Trockenschritt nach dem Abdichten verursacht werden und dass die Entstehung der Knickstellen durch die Zugabe eines Suspensionsmittels verhindert werden kann und weiters eine Schwankung der Tiefe x der abgedichteten Abschnitte 10 unterdrückt werden kann.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der oben beschriebenen Erkenntnis und stellt zunächst ein Dichtungsmaterial zum Abdichten einer Keramikstruktur, wie in Anspruch 1 dargelegt, bereit.
In der vorliegenden Erfindung enthält das Dichtungsmaterial bezogen auf 100 Gewichtsteile der Keramikkomponente vorzugsweise 10 bis 50 Gewichtsteile der bei Raumtemperatur flüssigen Komponente und 0,01 bis 10 Gewichtsteile des Suspensionsmittels. Bei der bei Raumtemperatur flüssigen Komponente handelt es sich vorzugsweise um Wasser. Die Keramikkomponente umfasst vorzugsweise ein oder zwei oder mehrere aus Folgenden ausgewählte Stoffe: Cordierit, Mullit, Aluminiumoxid, Spinell, Siliciumcarbid, Verbundmaterial auf Siliciumcarbid-Cordierit-Basis, Verbundmaterial auf Silicium-Siliciumcarbid-Basis, Siliciumnitrid, Lithiumaluminiumsilicat und Aluminiumtitanat.
Die vorliegende Erfindung stellt zweitens ein Dichtungsverfahren bereit, bei dem die Öffnungsendabschnitte einer großen Anzahl von Durchgangsröhren, die durch Trennwände voneinander getrennt sind und sich in Axialrichtung in einer Durchgangsröhren umfassenden Wabenstruktur erstrecken, abgedichtet werden, wobei das Verfahren das Abdichten der Öffnungsendabschnitte unter Verwendung des Dichtungsmaterials der vorliegenden Erfindung umfasst.
Die vorliegende Erfindung stellt drittens eine Wabenstruktur bereit, die eine große Anzahl an Durchgangsröhren umfasst, die durch Trennwände voneinander getrennt sind und sich in Axialrichtung erstrecken, wobei vorbestimmte Durchgangsröhren abgedichtete Öffnungsendabschnitte aufweisen, worin die Öffnungsendabschnitte unter Einsatz des Dichtungsmaterials der vorliegenden Erfindung abgedichtet werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1(a) ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Ausführung einer Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt, und 1(b) ist eine schematische Draufsicht, die die Ausführung der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine schematische Querschnittsansicht des II-II-Querschnitts in 1(b);
3 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht eines in 2 mit III bezeichneten Teils;
4 ist ein Diagramm, das die Trennung/Ausfällung eines Dichtungsmaterials schematisch darstellt;
5(a) ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine herkömmliche Wabenstruktur zeigt, und 5(b) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht eines in 5(a) dargestellten Teils;
und
6 ist eine schematische vergrößerte Querschnittansicht, die einen Teil zeigt, der 3 in der herkömmlichen Wabenstruktur entspricht.
Beste Art der Durchführung der Erfindung
Das Dichtungsmaterial, das Dichtungsverfahren für eine Wabenstruktur und die abgedichtete Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung werden nachstehend detailliert beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf die folgende Ausführungsform beschränkt ist.
Das Dichtungsmaterial der vorliegenden Erfindung enthält eine Keramikkomponente, eine bei Raumtemperatur flüssige Komponente und ein Suspensionsmittel. Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das Dichtungsmaterial das Suspensionsmittel enthält. In der vorliegenden Erfindung hat das Suspensionsmittel die Wirkung, das Ausfällen der Keramikkomponente in der bei Raumtemperatur flüssigen Komponente zu verhindern. Die Wirkung bedeutet, dass das Gemisch, nachdem das Mittel zur Verwendung als Dichtungsmaterial zu 100 Gewichtsteile der Keramikkomponente und 30 Gewichtsteile der bei Raumtemperatur flüssigen Komponente zugesetzt und mit diesen vermischt wurde und 7 Tage lang stehen gelassen wurde, im Wesentlichen, wie in 4 dargestellt, keine Trennung/Ausfällung verursacht.
Das Dichtungsmaterial der vorliegenden Erfindung enthält das Suspensionsmittel, das die oben beschriebene Wirkung hat, in einem solchen Maß, dass eine Wirkung erzielt wird, die die Ausfällung verhindert. Dementsprechend wird bei Verwendung des Dichtungsmaterials zum Abdichten der Öffnungen einer Keramikstruktur, beispielsweise der Öffnungsendflächen von durch Trennwände 2 getrennten Durchgangsröhren 3 in der in 1 dargestellten Wabenstruktur, die Entstehung der in 6 dargestellten Knickstellen 20 in den gebildeten abgedichteten Abschnitten 10 verhindert und Schwankungen in Bezug auf die Tiefe x jedes abgedichteten Abschnitts 10 reduziert. Dadurch können abgedichtete Abschnitte ohne Knickstellen und mit einer Tiefe x mit geringen Schwankungen, wie in 3 dargestellt, bereitgestellt werden.
Konkrete Beispiele für das Suspensionsmittel, das die oben beschriebene Wirkung hat, umfassen Calciumsulfat, Magnesiumsulfat, Calciumchlorid, Magnesiumchlorid und dergleichen. Magnesiumchlorid ist besonders zu bevorzugen.
Der Gehalt des Suspensionsmittels unterliegt keinen speziellen Beschränkungen. Wenn der Gehalt übermäßig hoch ist, steigt die Viskosität übermäßig an, was zu dem Defekt führt, dass die Keramikkomponente Aggregate bildet. Wenn der Gehalt zu gering ist, kann die Wirkung der vorliegenden Erfindung nicht erzielt werden. Der Suspensionsmittelgehalt beträgt vorzugsweise 0,01 bis 10 Gewichtsteile, noch bevorzugter 0,1 bis 5,0 Gewichtsteile und besonders bevorzugt 0,2 bis 2,0 Gewichtsteile.
In der vorliegenden Erfindung stellt die Keramikkomponente eine Hauptkomponente des Dichtungsmaterials dar und liegt im Allgemeinen in Pulverform vor. Wenn das Dichtungsmaterial aufgebracht und getrocknet/calciniert wird, wird die Komponente zur Bildung der abgedichteten Abschnitte 10 gehärtet und erfüllt eine Dichtungswirkung. Beispiele für bevorzugte Keramikkomponenten umfassen einen oder zwei oder mehrere aus Folgenden ausgewählte Stoffe: Cordierit, Mullit, Aluminiumoxid, Spinell, Siliciumcarbid, Verbundmaterial auf Siliciumcarbid-Cordierit-Basis, Verbundmaterial auf Silicium-Siliciumcarbid-Basis, Siliciumnitrid, Lithiumaluminiumsilicat, Aluminiumtitanat und dergleichen. In Hinblick auf die Haftung an der abzudichtenden Keramikstruktur ist die Komponente der Komponente, die die aufgetragene Keramikstruktur bildet, vorzugsweise ähnlich. Die Keramikkomponente kann auch nadel- oder faserförmig sein, und es kann eine Vielzahl an Komponenten mit verschiedenen Formen auch kombiniert werden.
In der vorliegenden Erfindung dispergiert die bei Raumtemperatur flüssige Komponente die Keramikkomponente und erleichtert das Auftragen. Im Allgemeinen verdampft die Komponente nach dem Auftragen des Dichtungsmaterials beim Trocken/Calcinierungsverfahren und verbleibt nicht in den gebildeten abgedichteten Abschnitten 10. Bei der Komponente handelt es sich vorzugsweise um eine Flüssigkeit, die in der Lage ist, die Keramikkomponente zu dispergieren, und die bei einer geeigneten Temperatur verdampft, wobei konkret Wasser, Glycerin oder dergleichen zu bevorzugen sind.
Der Gehalt der bei Raumtemperatur flüssigen Komponente unterliegt keinen speziellen Beschränkungen. Wenn der Gehalt zu hoch ist, geht die Viskosität übermäßig zurück, wird es schwierig, die Komponente in einer gewünschten Dicke aufzutragen, und die Trockenzeit wird ungünstig länger. Wenn der Gehalt andererseits zu gering ist, wird es ungünstigerweise schwierig, die Komponente zum Zeitpunkt des Aufbringens zu handhaben. Der Gehalt der bei Raumtemperatur flüssigen Komponente beträgt bezogen auf 100 Gewichtsteile der Keramikkomponente vorzugsweise 5 bis 60 Gewichtsteile, noch bevorzugter 15 bis 50 Gewichtsteile und besonders bevorzugt 25 bis 35 Gewichtsteile.
Das Dichtungsmaterial der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich zu der Keramikkomponente, der bei Raumtemperatur flüssigen Komponente und dem Suspensionsmittel verschiedene Additive enthalten, solange die Wirkung der vorliegenden Erfindung dadurch nicht verloren geht. Das Material kann beispielsweise Methylcellulose, Hydroxypropoxylmethylcellulose, ein Tensid und dergleichen enthalten.
Das Dichtungsmaterial der vorliegenden Erfindung ist besonders wirksam als Dichtungsmaterial zum Abdichten, d. h. zum Verschließen, der Durchgangsröhren der Wabenstruktur, wobei die Verwendung des Dichtungsmaterials der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt ist, und das Material kann im Allgemeinen auch als Dichtungsmaterial für eine Keramikstruktur, d. h. einen Keramikkörper mit einer bestimmten Struktur, beispielsweise als Dichtungsmaterial für einen Filter zur Wasseraufbereitung, eingesetzt werden.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Abdichten einer Wabenstruktur unter Verwendung des Dichtungsmaterials der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung weist eine große Anzahl an Durchgangsröhren 3 auf, die durch Trennwände 2 voneinander getrennt sind und sich in X-Achsen-Richtung erstrecken, wie in 1(a), (b) und 2 dargestellt. Von einer großen Anzahl an Durchgangsröhren 3 mit Ausnahme der Durchgangsröhren 3, die in einer Endoberfläche, beispielsweise einer Endoberfläche 42, abgedichtet werden sollen, werden die Öffnungen der anderen Durchgangsröhren 3 unter Einsatz von Abdeckmaterialien, wie z. B. Abdeckbändern, abgedeckt.
Dann wird das oben beschriebene Dichtungsmaterial auf eine abgedeckte Endoberfläche aufgetragen. Das Verfahren zum Auftragen unterliegt keinen speziellen Beschränkungen, wobei Beispiele für das Verfahren ein Eindrücksystem, bei dem das Dichtungsmaterial in einem Behälter angeordnet wird und die Wabenstruktur in den Behälter gedrückt wird, Eintauchen, Beschichten mittels einer Bürste oder dergleichen, Sprühbeschichtung oder dergleichen umfassen. Wenn dieses Material getrocknet und calciniert wird, werden die abgedichteten Abschnitte 10 ausgebildet, und die gewünschten Durchgangsröhren 3 können in einer Endoberfläche 42 abgedichtet werden.
Die gegenüberliegenden Endoberflächen werden vorzugsweise durch das Dichtungsmaterial abgedichtet, noch bevorzugter werden die Öffnungen der vorbestimmten Durchgangsröhren 3 in einer Endoberfläche abgedichtet, und die Öffnungen der verbleibenden Durchgangsröhren werden an der anderen Endoberfläche abgedich tet. In diesem Fall werden die Öffnungen der Durchgangsröhren 3, wie in 1(b) dargestellt, vorzugsweise abwechselnd auf der einen und auf der anderen Endoberfläche abgedichtet, so dass die Öffnungen der Durchgangsröhren wie in 1(b) dargestellt ein Schachbrettmuster aufweisen.
In der vorliegenden Erfindung kann die Wabenstruktur, bei der es sich um einen abzudichtenden Gegenstand handelt, beispielsweise durch folgendes Verfahren hergestellt werden.
Ein Siliciumcarbidpulver wird beispielsweise als pulverförmiges Material für die Wabenstruktur eingesetzt, Bindemittel, wie z. B. Methylcellulose und Hydroxypropoxymethylcellulose, werden zu dem Pulver zugesetzt, und weiters werden das Tensid und Wasser zugesetzt, um einen formbaren Ton herzustellen. Der Ton wird extrudiert/geformt, um einen Formkörper der Wabenstruktur zu erhalten, wobei diese eine große Anzahl an Durchgangsröhren aufweist, die durch Trennwände voneinander getrennt sind und sich in Axialrichtung erstrecken.
Dieser Körper wird getrocknet, beispielsweise unter Einsatz von Mikrowellen und heißer Luft, erhitzt/entfettet, beispielsweise in einer N₂-Atmosphäre, und danach in einer inaktiven Ar-Atmosphäre oder dergleichen calciniert, um die Wabenstruktur zu erhalten.
Das Dichtungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann in einer beliebigen Phase nach der Herstellung des Wabenformkörpers im Herstellungsverfahren der Wabenstruktur durchgeführt werden. Das Verfahren kann beispielsweise nach dem Calcinieren an der erhaltenen Wabenstruktur durchgeführt werden oder vor dem Calcinieren, nach dem Formen und Trocknen des Wabenformkörpers, an diesem durchgeführt werden. In diesem Fall besteht ein Vorteil darin, dass der Schritt des Calcinierens nur ein Mal durchgeführt werden muss.
In der vorliegenden Erfindung kann eine Vielzahl von Wabensegmenten in der Wabenstruktur verbunden/einstückig ausgebildet werden. In diesem Fall können die Wabensegmente, nachdem sie geformt wurden, vor oder nach dem Verbinden abgedichtet werden. Die Wabensegmente können beispielsweise vorzugsweise dadurch verbunden werden, wenn ein Bindematerial auf die Oberflächen der zu verbindenden Wabensegmente aufgebracht wird und die Wabensegmente dann zusammengedrückt/verbunden und danach getrocknet/erhitzt werden. Beispiele für das Bindematerial zum Einsatz für das Verbinden umfassen vorzugsweise Materialien, die mit anorganischen Fasern, wie z. B. Keramikfasern, anorganischen Pulvern, wie z. B. Keramikpulvern, einem organischen/anorganischen Bindemittel und dergleichen vermischt sind. Weiters können Sol-Substanzen, wie z. B. Si-Sole, Teil des Bindematerials sein.
In der vorliegenden Erfindung umfasst die Hauptkomponente einer Wabenstruktur 1 in Hinblick auf Festigkeit, Hitzebeständigkeit und dergleichen vorzugsweise zumindest ein aus der aus Cordierit, Mullit, Aluminiumoxid, Spinell, Siliciumcarbid, Verbundmaterial auf Siliciumcarbid-Cordierit-Basis, Verbundmaterial auf Silicium-Siliciumcarbid-Basis, Siliciumnitrid, Lithiumaluminiumsilicat, Aluminiumtitanat, Metall auf Cr-Al-Basis und Kombinationen dieser Materialien bestehenden Gruppe ausgewähltes Material. In Hinblick auf Wärmeleitfähigkeit und Hitzebeständigkeit sind Siliciumcarbid oder Verbundmaterial auf Silicium-Siliciumcarbid-Basis besonders zu bevorzugen. "Hauptkomponente" bedeutet hierin, dass die Komponente 50 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise 70 Gew.-% oder mehr und noch bevorzugter 80 Gew.-% oder mehr, ausmacht. Wenn die Wabenstruktur in der vorliegenden Erfindung ferner ein Verbundmaterial aus metallischem Silicium (Si) und Siliciumcarbid (SiC) als Hauptkomponente enthält und wenn der durch Si/(Si + SiC) definierte Si-Gehalt der Wabenstruktur zu gering ist, kann die Wirkung der Si-Zugabe nicht leicht erzielt werden. Wenn der Gehalt mehr als 50 Gew.-% beträgt, können die Wirkungen der Hitzebeständigkeit und der hohen Wärmeleitfähigkeit, die für SiC typisch sind, nicht leicht erzielt werden. Aus diesem Grund beträgt der Si-Gehalt vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-%, noch bevorzugter 10 bis 40 Gew.-%.
In der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei den Trennwänden der Wabenstruktur vorzugsweise um poröse Körper, die eine Filterfunktion erfüllen. Die Dicke der Trennwände unterliegt keinen speziellen Beschränkungen. Wenn die Trennwände jedoch zu dick sind, wird der Druckverlust, wenn eine zu behandelnde Flüssigkeit durch die porösen Trennwände geleitet wird, zu hoch. Wenn die Trennwände zu dünn sind, wird die Festigkeit des Filters ungünstigerweise unzureichend. Die Dicke der Trennwände liegt vorzugsweise im Bereich von 30 bis 2000 μm, noch bevorzugter von 40 bis 1000 μm und besonders bevorzugt von 50 bis 500 μm.
In der vorliegenden Erfindung unterliegt die Zelldichte (die Anzahl der Durchgangsröhren pro Flächeneinheit) der Wabenstruktur keiner speziellen Beschränkung. Wenn die Zelldichte jedoch zu gering ist, werden die Festigkeit und die effektive geometrische Oberfläche (GSA) des Filters unzureichend. Wenn die Zelldichte zu hoch ist, steigt der Druckverlust im Fluss der zu behandelnden Flüssigkeit. Die Zelldichte liegt vorzugsweise im Bereich von 6 bis 2000 Zellen/Quadratzoll (0,9 bis 311 Zellen/cm²), noch bevorzugter im Bereich von 50 bis 1000 Zellen/Quadratzoll (7,8 bis 155 Zellen/cm²) und besonders bevorzugt im Bereich von 100 bis 400 Zellen/Quadratzoll (15,5 bis 62,0 Zellen/cm²). Der Querschnitt (Zellform) der Durchgangsröhren 3 unterliegt keiner speziellen Beschränkung, wobei jedoch in Hinblick auf die Herstellung eine aus dreieckig, viereckig, sechseckig und gewellt ausgewählte Form zu bevorzugen ist.
Die Querschnittsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung unterliegt keinen speziellen Beschränkungen. Zusätzlich zu der in 2 dargestellten kreisförmigen Form können beispielsweise polygonale oder ungewöhnliche Formen ausgebildet werden, wie z. B. eine elliptische Form, eine Rennbahn-Form, eine längliche Form, eine dreieckige Form, eine schematisch dreieckige Form, eine viereckige Form und eine im Wesentlichen viereckige Form. Ferner unterliegt die Wärmeleitfähigkeit der Wabenstruktur keinen speziellen Beschränkungen, wobei diese jedoch in Hinblick auf ein Gleichgewicht des Wärmehalte- und des Wärmeabgabevermögens bei 40°C vorzugsweise 10 bis 60 W/mK beträgt.
In der vorliegenden Erfindung tritt, wenn die Wabenstruktur 1 eine Vielzahl verbundener/einstückig ausgebildeter Wabensegmente umfasst und wenn jedes Segment übermäßig groß ist, das Problem des Brechens durch thermische Spannung auf. Wenn das Segment übermäßig klein ist, wird die Integration durch die Herstellung oder die Verbindung der entsprechenden Segmente auf ungünstige Weise kompliziert. Bei einer bevorzugten Größe des Wabensegments beträgt die Querschnittsfläche 900 mm² bis 1000 mm², und 70 Vol.-% oder mehr der Wabenstruktur besteht vorzugsweise aus Wabensegmenten, die diese Größe aufweisen. Die Form des Wabensegments unterliegt keinen speziellen Beschränkungen, wobei jedoch eine viereckige Querschnittsform, d. h. ein Wabensegment mit einer quadratischen Schaftform als Grundform betrachtet wird, und die Form des Wabensegments auf einer Außenumfangsseite kann angemessen in Abhängigkeit von der Form der Wabenstruktur ausgewählt werden, in die die Grundformen integriert werden.
Zur Verwendung der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung als Katalysatorträger zur Reinigung von Abgasen in Wärmekraftmaschinen, wie z. B. Verbrennungsmotoren oder Verbrennungsvorrichtungen, wie z. B. Boilern, zum Modifizieren eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffs oder in DPF oder dergleichen wird vorzugsweise ermöglicht, dass die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung einen Katalysator trägt, beispielsweise ein Metall mit katalytischer Eigenschaft. Veranschaulichende Beispiele für Metall mit katalytischer Eigenschaft umfassen Pt, Pd, Rh und dergleichen, und die Wabenstruktur trägt vorzugsweise zumindest eines dieser Metalle.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend bezogen auf Beispiele detaillierter beschrieben, wobei sie jedoch nicht auf diese beschränkt ist.
(Beispiele 1 bis 4)
Bezogen auf insgesamt 100 Gewichtsteile einer Keramikkomponente, die 80 Gewichtsteile Siliciumcarbid (SiC) und 20 Gewichtsteile metallisches Silicium enthält, wurden 30 Gewichtsteile Wasser als bei Raumtemperatur flüssige Komponente, 0,01 bis 10 Gewichtsteile Magnesiumchlorid, wie in Tabelle 1 angeführt, als Suspensi onsmittel und ferner 10 Gewichtsteile eines organischen Hilfsstoffs zugesetzt und vermischt, um die Dichtungsmaterialien B bis E herzustellen.
(Vergleichsbeispiel 1)

Das Dichtungsmaterial A wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, nur dass kein Suspensionsmittel verwendet wurde. (Tabelle 1)

	Vergleichsbeispiel 1	Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3	Beispiel 4
Dichtungsmittel	A	B	C	D	E
Zusammensetzung des Dichtungsmittels	[Gewichtsteile]	[Gewichtsteile]	[Gewichtsteile]	[Gewichtsteile]	[Gewichtsteile]
SiC	80	80	80	80	80
Si	20	20	20	20	20
Organischer Hilfsstoff	10	10	10	10	10
Mg-Chlorid	-	0,01	1	5	10
Wasser	30	30	30	30	30

(Bewertung der Suspensionswirkung)

Jedes der in den Beispielen 1 bis 4 und Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen Dichtungsmaterialien wurde gerührt, in einer Höhe von etwa 5 cm in ein Teströhrchen gefüllt und 7 Tage lang stehen gelassen. Es wurde als Index erachtet, ob Ausfällung 34 und Überstand 33 wie in 4 dargestellt entstanden waren oder nicht, und das Vorhandensein/Fehlen von Trennung/Ausfällung wurde bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angeführt. Nachdem das in Vergleichsbeispiel 1 erhaltene Dichtungsmaterial A 2 Tage lang stehen gelassen worden war, war ein Überstand in einer Höhe von 3 mm entstanden, was das Auftreten von Trennung/Ausfällung anzeigt. Nachdem andererseits das in Beispiel 1 erhaltene Dichtungsmaterial B 7 Tage lang stehen gelassen worden war, wurde ein Überstand in der Höhe von 1 mm bestätigt. Nachdem jedoch die in den Beispielen 2 bis 4 erhaltenen Dichtungsmaterialien C bis E 7 Tage lang stehen gelassen worden waren, wurde kein Überstand bestätigt, und es wurde angezeigt, dass es in den Beispielen 1 bis 4 im Wesentlichen nicht zu Trennung/Ausfällung kam. (Tabelle 2)

	Höhe des Überstands (mm)
Tage des Stehenlassens	Dichtungsmittel A (Vergl.-Bsp.1)	Dichtungsmittel B (Bsp. 1)	Dichtungsmittel C (Bsp. 2)	Dichtungsmittel D (Bsp. 3)	Dichtungsmittel E (Bsp. 4)
1	0	0	0	0	0
2	3	0	0	0	0
3	8	0	0	0	0
7	12	1	0	0	0

(Beispiel 5)
Als Rohmaterial wurden 80 Gewichtsteile SiC-Pulver und 20 Gewichtsteile metallisches Si-Pulver vermischt, und Methylcellulose, Hydroxypropoxylmethylcellulose, ein Tensid und Wasser wurden zur Herstellung eines formbaren Tons zugesetzt. Der Ton wurde extrudiert/geformt und mittels Mikrowelle und Heißluft getrocknet, um eine Wabenstruktur zu erhalten, deren Trennwände eine Dicke von 380 μm aufwiesen, deren Zelldichte etwa 31,0 Zellen/cm² (200 Zellen/Quadratzoll) betrug, wobei ein quadratischer Querschnitt eine Seitenlänge von 35 mm und eine Länge von 152 mm aufwies.
Das in Beispiel 1 erhaltene Dichtungsmaterial B wurde für die Wabenstruktur eingesetzt, wobei es in einem Behälter mit einer Öffnung angeordnet wurde, deren Dimension der der Außenumfangsform der Wabenstruktur an einem Endabschnitt entsprach, in dem aneinander angrenzende Durchgangsröhren auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet waren, so dass die Endfläche der Wabenstruktur ein Schachbrettrauster aufwies. Nach dem Flachdrücken des Dichtungsmaterials in dem Behälter wurde das Material zusammengedrückt und in den Behälter aufgebracht, ge trocknet, danach in der Atmosphäre entfettet und bei etwa 1450°C calciniert, um eine Wabenstruktur zu erhalten, in der die Öffnungsendabschnitte der Durchgangsröhren verschlossen, d. h. abgedichtet, waren.
(Beispiele 6 bis 8 und Vergleichsbeispiel 2)
Eine Wabenstruktur wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 5 erhalten, nur dass die in den Beispielen 1 bis 4 und in Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen Dichtungsmaterialien eingesetzt wurden.

Das Vorhandensein/Fehlen von Knickstellen und die Tiefe der abgedichteten Abschnitte wurde in den in den Beispielen 5 bis 8 und in Vergleichsbeispiel 2 erhaltenen Wabenstrukturen gemessen. Das Vorhandensein/Fehlen von Knickstellen und Schwankungen (Standardabweichungen) in Bezug auf die Dichtungstiefe ist in Tabelle 3 angeführt. Wie aus den in Tabelle 3 angeführten Ergebnissen hervorgeht, wurde in der in Vergleichsbeispiel 2 erhaltenen Wabenstruktur das Vorhandensein von Knickstellen bestätigt, und auch die Schwankungen in Bezug auf die Dichtungstiefe waren beträchtlich. In den in den Beispielen 5 bis 8 erhaltenen Wabenstrukturen wurden andererseits keine Knickstellen bestätigt, und es lagen nur geringe Schwankungen in Bezug auf die Dichtungstiefe vor. (Tabelle 3)

	Vergleichsbeispiel 2	Beispiel 5	Beispiel6	Beispiel7	Beispiel 8
Dichtungsmittel	Dichtungsmittel A (Vergl.-Bsp.1)	Dichtungsmittel B (Bsp. 1)	Dichtungsmittel C (Bsp. 2)	Dichtungsmittel D (Bsp. 3)	Dichtungsmittel E (Bsp. 4)
Vorhandensein/Fehlen von Knickstellen	Vorhanden	Keine	Keine	Keine	Keine
Schwankung der Dichtungstiefe	σ = 1,10	σ = 0,50	σ = 0,26	σ = 0,40	σ = 0,65

Gewerbliche Anwendbarkeit
Wie obenstehend beschrieben kommt es, da das Dichtungsmaterial der vorliegenden Erfindung ein Suspensionsmittel enthält, nicht leicht zur Entstehung von Knickstellen in den gebildeten abgedichteten Abschnitten, und die Schwankungen in Bezug auf die Tiefe der abgedichteten Abschnitte sind gering. Das Dichtungsmaterial wird in einem Dichtungsverfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzt, wodurch eine Wabenstruktur erhalten wird, in der es nicht leicht zur Entstehung von Knickstellen in den gebildeten abgedichteten Abschnitten kommt und die Schwankungen in Bezug auf die Tiefe der abgedichteten Abschnitte gering sind.
Da die Knickstellen in den abgedichteten Abschnitten reduziert werden und die Schwankungen in Bezug auf die Tiefe der abgedichteten Abschnitte gering sind, kann die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung ferner vorzugsweise als Filter zum Auffangen von Partikeln in den Abgasen von Verbrennungsmotoren, Boilern oder dergleichen, insbesondere zum Auffangen von Dieselpartikeln, eingesetzt werden. Es ist auch anzumerken, dass das Dichtungsmaterial der vorliegenden Erfindung vorzugsweise zum Abdichten von Durchgangsröhren der Wabenstruktur eingesetzt wird. Die Wirkungen der vorliegenden Erfindung bestehen darin, dass die Knickstellen reduziert werden und eine einheitliche Dichtungstiefe vorliegt. Aus diesem Grund wird das Dichtungsmaterial auch für eine Keramikstruktur mit einer anderen Struktur eingesetzt und kann in Keramikstrukturen mit beliebiger Anordnung verwendet werden.

Claims

Dichtungsmaterial zum Abdichten einer Keramikstruktur, umfassend eine Keramikkomponente, eine bei Raumtemperatur flüssige Komponente und ein Suspensionsmittel, wobei das Suspensionsmittel eine oder mehrere aus Calciumsulfat, Magnesiumsulfat, Calciumchlorid und Magnesiumchlorid ausgewählte Verbindungen umfasst.
Dichtungsmaterial nach Anspruch 1, umfassend 10 bis 50 Gewichtsteile der bei Raumtemperatur flüssigen Komponente; und 0,01 bis 10 Gewichtsteile des Suspensionsmittels bezogen auf 100 Gewichtsteile der Keramikkomponente.
Dichtungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, worin die bei Raumtemperatur flüssige Komponente Wasser ist.
Dichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Keramikkomponente einen oder mehrere aus Cordierit, Mullit, Aluminiumoxid, Spinell, Siliciumcarbid, Verbundmaterial auf Siliciumcarbid-Cordierit-Basis, Verbundmaterial auf Silicium-Siliciumcarbid-Basis, Siliciumnitrid, Lithiumaluminiumsilicat und Aluminiumtitanat ausgewählte Stoffe umfasst.
Dichtungsverfahren zum Abdichten der Öffnungsendabschnitte einer großen Anzahl von Durchgangsröhren, die durch Trennwände getrennt sind und sich in axialer Richtung in einer Wabenstruktur erstrecken, umfassend das Abdichten der Öffnungsendabschnitte unter Einsatz des Dichtungsmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
Wabenstruktur, umfassend eine große Anzahl an Durchgangsröhren, die durch Trennwände getrennt sind und sich in axialer Richtung erstrecken, wobei vorbestimmte Durchgangsröhren abgedichtete Öffnungsendabschnitte aufweisen, worin die Öffnungsendabschnitte unter Einsatz des Dichtungsmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 4 abgedichtet sind.